Generative forearm for transradial upper limb prosthesis

Over the time, technological advances have allowed the development of multiple prosthetic devices with a high functional value, mainly focused on minimizing the gap between an artificial limb and the lost limb. A special effort has been focused on the development of prosthetic hands that mimic in a high percentage the range of movements of a normal hand, most of them because of the advances in robotics technologies. However, despite the development of multiple stump-prosthesis interfaces, current products still do not consider factors such as control of sweating, adequate weight distribution and the biomimesis of the prosthetic device, which allows a better psychological and emotional adaptation of the amputee patient. For each of the problems shown above, this thesis proposes: firstly, the design of a new socket as a patient-prosthesis interface, which allows greater perspiration capacity, better comfort conditions and functional characteristics of adjustment to the segment of amputated arm. Secondly, the design of the missing member section using generative CAD modeling, proposing a biomimetic design of the ulna and the radius as structural components. Finally, the design of an external surface that mimics the geometry of the arm and can also be customized to suit the user. The resulting project makes use of polymer 3d printing technologies to manufacture the structural components, in addition to the use of electroconductive and 3d fabrics to develop the device’s electronics and aesthetical appeal respectively.

Nel corso del tempo, i progressi tecnologici hanno consentito lo sviluppo di più dispositivi protesici dall`alto valore funzionale, principalmente focalizzati a ridurre al minimo il divario tra un arto artificiale e l’arto perso. Uno sforzo particolare è stato incentrato sullo sviluppo di mani protesiche che riproducono in alta percentuale la gamma di movimenti di una mano normale, la maggior parte dei quali grazie ai progressi delle tecnologie di robotica. Tuttavia, nonostante lo sviluppo di più interfacce moncone-protesi, i prodotti attuali non considerano ancora fattori come il controllo della sudorazione, un’adeguata distribuzione del peso e la biomimetica del dispositivo protesico, in modo da consentire un miglior adattamento psicologico ed emotivo del paziente amputato. Per ciascuno dei problemi sopra esposti, questa tesi propone: in primo luogo, la progettazione di una nuova calza come interfaccia paziente-protesi, che consente una maggiore capacità di traspirazione, migliori condizioni di comfort e caratteristiche funzionali di regolazione del segmento del braccio amputato. In secondo luogo, la progettazione degli arti mancanti utilizzando la modellazione generativa CAD, proponendo un progetto biomimetico dell’ulna e del raggio come componenti strutturali. Infine, il design di una superficie esterna che imiti la geometria del braccio e possa anche essere personalizzata per soddisfare l’utente. Il progetto che ne deriva utilizza le tecnologie di stampa 3D polimeriche per fabbricare i componenti strutturali, oltre all’uso di tessuti elettroconduttori e 3d per sviluppare rispettivamente l’elettronica del dispositivo e l’estetica.